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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Rippenkonstruktion zur Wärmeabführung sowie eine Baugruppe
aus derartigen Rippenkonstruktionen.
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Bei
der Verwendung elektronischer Produkte wird im Allgemeinen die durch
sie erzeugte Wärme durch
eine Wärmesenke
entfernt, die Betriebseffizienz der elektronischen Produkte wird
dadurch erhöht und
es wird eine Beschädigung
vermieden. Zum Beispiel kann die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) eines
Computersystems mit einer Wärme
abführenden
Rippenbaugruppe hoher Dichte an ihr versehen sein.
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Im
Allgemeinen wird die Wärme
von einer Wärmequelle
an eine Wärmesenke übertragen
und dann durch Wärmekonvektion
abgeführt.
In diesem Fall muss die Wärmesenke über eine
große
Fläche verfügen, um
den Wärmekonvektionseffekt
zu verbessern und um ferner den Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad zu verbessern.
Demgemäß ist es
bevorzugt, die Anzahl der Rippen auf einem Träger für eine Wärme abführende Rippenbaugruppe hoher
Dichte zu maximieren.
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Bisher
haben es jedoch die Herstelltechniken für Rippen und die Beschränkungen
hinsichtlich der Befestigung und des Zusammenbaus von Rippen verhindert,
den Raum zwischen zwei benachbarten Rippen weiter zu verkleinern.
Daher ist es schwierig, eine maximale Rippenanzahl zu erzielen.
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Zum
Beispiel ist im veröffentlichten
Taiwan-Patent Nr. 365411 eine Wärme
abführende
Rippenbaugruppe aus einer vorderen Rippe, einer hinteren Rippe und
mehreren mittleren Rippen offenbart. In diesem Fall kann, da der
Raum zwischen zwei beliebigen benachbarten Rippen durch die Dicke
eines zusätzlichen
konkaven Abschnitts an der Rippe bestimmt ist, dieser Raum nicht
nach Wunsch verringert werden.
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Gemäß einem
anderen Beispiel ist im veröffentlichten
Taiwan-Patent Nr.
506247 eine Wärmesenke
in mehreren Wärme
abführenden
Rippen hoher Dichte offenbart. In diesem Fall kann, da die mehreren
Rippen unter Verwendung von Haken und Vertiefungen an ihnen zusammengebaut
werden, der Raum zwischen beliebigen zwei benachbarten Rippen immer
noch nicht wegen der zum Zusammenbauen der Rippen benötigten Hakenlänge effektiv verkleinert
werden.
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Die
EP 0 233 916 B1 offenbart
ein Wärmeabfuhrelement
bestehend aus einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten flächigen Kühlelementen,
wobei die Kühlelemente
an einem Randbereich ihrer Oberfläche mit einer hervorstehenden
Längsrippe und
passend dazu an ihrer gegenüber
gelegenen Fläche
mit einer Längsnut
versehen sind, deren Längskanten
als Klemmbacken ausgebildet sind. Auf diese Weise lassen sich mehrere
Kühlflächen aufeinander
stapeln und durch Einführen
der Längsrippe
eines Kühlelements
in die Längsnut
eines anderen Kühlelements
miteinander klemmend verbinden.
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Die
US 5,419,041 A offenbart
ein leiterartiges Kühlelement,
welches zwei seitliche Längsstreben
und diese miteinander verbindende, voneinander beabstandete Quersprossen
aufweist. Die Längsstrebenober-
und -unterseite ist jeweils mit Zapfen und Bohrungen versehen, so
dass eine Mehrzahl von leiterartigen Kühlelementen zur Bildung eines
Stapels aufeinander gesteckt werden können.
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Die
DE 44 27 854 C2 offenbart
im Querschnitt U-förmige
Kühlbleche,
die an ihren seitlichen Schenkeln mit Ausnehmungen und Vorsprüngen versehen
sind, so dass eine Mehrzahl von derartigen im Querschnitt U-förmigen Kühlblechen
zur Bildung eines Kühlblechstapels
formschlüssig
ineinander gesteckt werden können.
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Die
US 6,474,407 B1 offenbart
eine Anordnung von Kühlblechen,
die mit rechtwinklig abgewinkelten Laschen versehen sind, wobei
die Laschen dem Kühlblech
benachbart eine Öffnung
aufweisen und an ihrem freien Ende mit nach innen umgebogenen seitlichen
Enden versehen sind. Auf diese Weise können mehrere Kühlbleche
aufeinander gestapelt werden, wobei die nach innen umgebogenen seitlichen
Enden der Lasche eines ersten Kühlblechs
in die Öffnungen
der jeweils zugeordneten Lasche eines zweiten Kühlblechs eingesteckt werden.
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Die
US 6,449,160 B1 offenbart
eine Anordnung von Kühlblechen ähnlich der
in der
US 6,474,407
B1 , wobei jedoch anstelle der umgebogenen seitlichen Enden
am freien Ende der jeweiligen Lasche eine pfeilartiges Endstück vorgesehen
ist, das in die Öffnung
der Lasche eines benachbarten Kühlelements
eingeführt
und durch Verbiegen der seitlichen Vorsprünge des pfeilartigen Endstücks arretiert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rippenkonstruktion und eine
daraus herstellbare Rippenbaugruppe anzugeben, mit der der Raum zwischen
zwei benachbarten Rippen in einer Baugruppe auf einfache Weise minimiert
werden kann, wodurch die Anzahl der Rippen auf einem Träger wirksam
erhöht
werden und der Wärmeabfuhr-Wirkungsgrad
eines entsprechenden Kühlelements deutlich
verbessert werden kann.
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Die
die Rippenkonstruktion betreffende Aufgabe wird mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Rippenkonstruktion verfügt demnach über einen
ersten konkav-konvexen Abschnitt und einen zweiten konkav-konvexen
Abschnitt. Der erste konkav-konvexe Abschnitt ist an einer ersten
Fläche
der Rippe in der Dickenrichtung mit einer Vertiefung und an einer
zweiten Fläche
der Rippe in der Dickenrichtung mit einer entsprechenden Erhöhung versehen.
Der zweite konkav-konvexe Abschnitt ist an der ersten Fläche der
Rippe in der Dickenrichtung mit einer ersten und einer zweiten Vertiefung
und an der zweiten Fläche
der Rippe in der Dickenrichtung mit einer entsprechenden ersten
und einer entsprechenden zweiten Erhöhung versehen. Dabei sind der
erste und der zweite konkav-konvexe Abschnitt symmetrisch in Bezug
auf das Zentrum der Rippe, und die zweite Erhöhung des zweiten konkav-konvexen
Abschnitts kann durch die Vertiefung des ersten konkav-konvexen
Abschnitts genau aufgenommen werden. Die erfindungsgemäße Rippenkonstruktion
verfügt
ferner über
mehrere vorstehende Bleche, die an zwei Seiten der Rippe vorhanden sind.
Außerdem
wird eine Rippe dadurch an eine andere Rippe angeklammert und an
dieser montiert, dass die Vertiefung des ersten konkav-konvexen
Abschnitts an einer Rippe und die zweite Erhöhung des zweiten konkav-konvexen
Abschnitts an der anderen Rippe vernietet werden und die vorstehenden
Bleche umgebogen werden.
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Die
Erfindung offenbart somit auch eine Rippenbaugruppe, die dadurch
zusammengebaut wird, dass mehrere Rippen verklammert werden. Jede
der Rippen verfügt über dieselbe
Kennzeichnung wie die oben beschriebene Rippenkonstruktion.
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Dieser
Gesichtspunkt wird dadurch verstärkt, dass
die erste Erhöhung
des zweiten konkav-konvexen Abschnitts eine Höhe aufweist, die dem Raum zwischen
zwei benachbarten Rippen entspricht. Außerdem werden die vorstehenden
Bleche kreuzweise umgebogen.
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Die
Erfindung zeigt die folgenden Vorteile. Erstens ist die Erzeugung
der konkav-konvexen Abschnitte leicht kontrollierbar, weswegen der
minimale Raum zwischen zwei benachbarten Rippen erzielt werden kann.
Zweitens ist es zweckdienlich, die konkav-konvexen Abschnitte und die vorstehenden
Bleche zu verklammern, und die zusammengebaute Baugruppe löst sich
nicht leicht. Drittens verwendet die Erfindung nur eine Rippenkonstruktion
und ermöglicht
damit einen stärker
vereinfachten und effektiven Zusammenbau. Ferner ist die gemäß der Erfindung
konzipierte Rippenkonstruktion zur Herstellung aus üblichen
Aluminium- und Kupfermaterialien geeignet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht, die eine Rippenkonstruktion gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C in der 1,
und sie zeigt den konkav-konvexen Abschnitt der Rippenkonstruktion
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Ausrichtung mehrerer
Rippen mit der Konstruktion gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
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4 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Baugruppe aus
mehreren Rippen gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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5 ist
ein vergrößertes Diagramm,
das die vorstehenden Bleche zeigt, wie sie an den Seiten der Rippen
vorhanden sind, nachdem mehrere Rippen gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung zusammengebaut wurden.
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6 ist
eine Vorderansicht, die eine Rippenkonstruktion gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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7 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D in der 6,
die den konkav-konvexen Abschnitt der Rippenkonstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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8 ist
ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Ausrichtung mehrerer
Rippen mit der Konstruktion gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung in der Baugruppe zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden eine Rippenkonstruktion und eine Rippenbaugruppe gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert
beschrieben.
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Gemäß den 1 und 2 ist
eine Rippe 100 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung mit zwei konkav-konvexen Abschnitten 12 und 13 mit
zylindrischer Form versehen. Die konkav-konvexen Abschnitte 12 und 13 sind
jeweils auf einer zentralen Querlinie 15 der Rippe 100 ausgebildet, und
sie sind symmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längslinie 14 der
Rippe 100 angeordnet. Hierbei wird der konkav-konvexe Abschnitt 12 durch
Prägen
der Unterseite 11, zum Wegdrücken zur Oberseite 10 hin,
hergestellt. So bildet der konkav-konvexe Abschnitt 12 an
der Unterseite 11 der Rippe 100 eine Vertiefung 121,
und er bildet an der Oberseite 10 der Rippe 100 eine
entsprechende Erhöhung 122.
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In ähnlicher
Weise wird der konkav-konvexe Abschnitt 13 durch Prägen der
Unterseite 11 zum Wegdrücken
zur Oberseite 10 der Rippe 100 hin hergestellt.
Demgemäß werden
an der Unterseite 11 der Rippe 100 eine erste
Vertiefung 131 und eine zweite Vertiefung 132 ausgebildet,
und an der Oberseite 10 der Rippe 100 werden eine
entsprechende erste Erhöhung 133 und
eine zweite Erhöhung 134 ausgebildet.
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Insbesondere
diese konkav-konvexen Abschnitte 12 und 13 sind
so konzipiert, dass die zweite Erhöhung 134 des ersten
konkav-konvexen Abschnitts 13 an einer Rippe durch die
Vertiefung 121 des konkav-konvexen Abschnitts 12 an
der anderen Rippe aufgenommen wird. Anders gesagt, passen die zweite
Erhöhung 134 des
ersten konkav-konvexen Abschnitts 13 an einer Rippe und
die Vertiefung 121 des konkav-konvexen Abschnitts 12 an
der anderen Rippe eng zueinander. Darüber hinaus ist die Höhe h2 zwischen
der Oberseite der ersten Erhöhung 133 des
konkav-konvexen Abschnitts 13 und der Oberseite 10 der
Rippe 100 so konzipiert, dass sie einem gewünschten
Raum zwischen beliebigen zwei benachbarten Rippen nach dem Zusammenbau entspricht.
Außerdem
entspricht die Höhe
h2, oder sie ist größer, der
Höhe h1
zwischen der Oberseite der Vertiefung 122 des konkav-konvexen
Abschnitts 12 und der Oberseite 10 der Rippe 100.
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Demgemäß können, wie
es in der 3 dargestellt ist, mehrere Rippen
mit einer derartigen Konstruktion einzeln dadurch zusammengebaut
werden, dass die Erhöhung 134 des
konkav-konvexen Abschnitts 13 an den ungeradzahligen Rippen
N1, N3, ... mit der Vertiefung 121 des konkav-konvexen
Abschnitts 12 an den geradzahligen Rippen N2, N4, ... jeweils
vernietet werden. Indessen kann der Raum zwischen zwei benachbarten
Rippen in einer Baugruppe minimiert werden, da die Höhe h1 und
H der konkav-konvexen Abschnitte 12 und 13 durch
die Dicke t der Rippen (siehe die 2) bestimmt
sind. Daher kann die Aufgabe zum Maximieren der Rippenanzahl auf
einem Träger
(nicht dargestellt) gelöst
werden.
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Andererseits
ist, wie es in der 1 dargestellt ist, die Rippe
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung ferner mit vorstehenden Blechen 16 und 17 im
zentralen Teil der Seiten 18 und 19 der Rippe 100 versehen.
Unter diesen vorstehenden Blechen 16 und 17 werden
die kurzen Bleche 161, 162, 171 und 172 so
umgebogen, dass sie im Wesentlichen rechtwinklig zur Rippe stehen,
bevor mehrere der Rippen zusammengebaut werden (siehe die 3).
Dadurch können
die mehreren Rippen in der Baugruppe effektiv verklammert werden.
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Anschließend, nachdem
die mehreren Rippen verklammert wur den (siehe die 4),
werden die langen Bleche 163, 164, 173 und 174 L-förmig umgebogen,
um die verklammerten, kurzen vorstehenden Bleche 161, 162, 171 und 172 ferner
zu fixieren und die Baugruppe fertigzustellen.
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Wie
es in der 5 dargestellt ist, werden die
vorstehenden Bleche über
Kreuz umgebogen, d. h., dass die Richtungen der kurzen vorstehenden Bleche 161, 162, 171 und 172 rechtwinklig
zu den Richtungen der langen vorstehenden Bleche 163, 164, 173 und 174 verlaufen.
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Wie
es in den 6 und 7 dargestellt ist,
ist die Rippe 200 mit zwei konkav-konvexen Abschnitten 22 und 23 versehen.
Diese konkav-konvexen Abschnitte 22 und 23 sind
jeweils auf einer zentralen Querlinie 25 der Rippe 200 ausgebildet,
und sie sind symmetrisch in Bezug auf eine zentrale Längslinie 24 der
Rippe 200 angeordnet. Hierbei wird der konkav-konvexe Abschnitt 22 durch
Prägen
der Unterseite 21 der Rippe 200 zum Wegdrücken zur Oberseite 20 der
Rippe 200 hin ausgebildet. Demgemäß bildet der konkav-konvexe
Abschnitt 22 an der Unterseite 21 der Rippe 200 eine
Vertiefung 221, und an der Oberseite 20 der Rippe 200 bildet
er eine Erhöhung 222.
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In ähnlicher
Weise wird der konkav-konvexe Abschnitt 23 durch Prägen der
Unterseite 21 der Rippe 200 zum Wegdrücken zur
Oberseite 20 der Rippe 200 hin hergestellt. Demgemäß werden
an der Unterseite 21 der Rippe 200 eine erste
Vertiefung 231 und eine zweite Vertiefung 232 ausgebildet,
während
an der Oberseite 20 der Rippe 200 eine entsprechende erste
Erhöhung 233 und
eine entsprechende zweite Erhöhung 234 ausgebildet
werden.
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Diese
konkav-konvexen Abschnitte 22 und 23 sind insbesondere
durch die folgende Anordnung gekennzeichnet. Erstens ist die zweite
Erhöhung 234 des
ersten konkav-konvexen Abschnitts 23 so konzipiert, dass
sie durch die Vertiefung 221 des konkav-konvexen Abschnitts 22 aufgenommen
wird. D. h., dass die zweite Erhöhung 234 des
konkav-konvexen Abschnitts 23 und die Vertiefung 221 des
konkav-konvexen Abschnitts 22 eng ineinander gesetzt werden
können.
Zweitens ist die Höhe
h2' zwischen der
Oberseite der ersten Erhöhung 233 des
konkav-konvexen
Abschnitts 23 und der Oberseite 20 der Rippe 200 so
konzipiert, dass nach dem Zusammenbau zwischen beliebigen zwei benachbarten Rippen
ein gewünschter
Raum geschaffen ist. Außerdem
entspricht die Höhe
h2', oder ist größer, der Höhe h1' zwischen der Oberseite
der Erhöhung 222 des
konkav-konvexen
Abschnitts 22 und der Oberseite 20 der Rippe 200.
Drittens wurde die erste Vertiefung 231 des konkav-konvexen
Abschnitts 23 in der Querrichtung ausgestanzt, so dass
Luft durchströmen
kann, so dass der Wärmewiderstand
gesenkt werden kann (siehe die 7 & 8).
Viertens sind der konkav-konvexe
Abschnitt 22 und die zweite Erhöhung 234 des konkav-konvexen Abschnitts 23 zylindrisch
geformt, während
die erste Erhöhung 233 des
konkav-konvexen Abschnitts 23 prismatisch geformt ist (siehe
die 7 & 8).
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Demgemäß können, wie
es in der 8 dargestellt ist, mehrere Rippen
so zusammengebaut werden, dass die Erhöhung 234 des konkav-konvexen
Abschnitts 23 an den ungeradzahligen Rippen M1, M3, ...
mit der Vertiefung 221 des konkav-konvexen Abschnitts 22 an
den geradzahligen Rippen M2, M4, ... jeweils vernietet wird. Indessen
kann der Raum zwischen zwei benachbarten Rippen in der Baugruppe
minimiert werden, da die Höhen
h1' und H' der konkav-konvexen
Abschnitte 22 und 23 durch die Dicke t' (siehe die 7)
der Rippen bestimmt sind. Daher kann eine bevorzugte Rippendicke
t' so konzipiert
werden, dass die Aufgabe gelöst
wird, die Rippenanzahl auf einem Träger (nicht dargestellt) zu maximieren.
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Andererseits
ist, wie es in der 6 dargestellt ist, die Rippe 200 gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ferner mit vorstehenden Blechen 26 und 27 im
zentralen Teil der Seiten 28 und 29 der Rippe 200 versehen.
Unter diesen vorstehenden Blechen 26 und 27 werden
die kurzen vorstehenden Bleche 261, 262, 271 und 272 so
vorgebogen, dass sie im Wesentlichen rechtwinklig zur Rippe stehen
(siehe die 3), bevor mehrere Rippen zusammengebaut
werden. Dadurch können
mehrere Rippen in der Baugruppe effektiv verklammert werden.
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Anschließend, nachdem
die mehreren Rippen verklammert wurden (nicht dargestellt), werden die
langen vorstehenden Bleche 263, 264, 273 und 274 L-förmig umgebogen
(siehe die 5), wie im Fall der ersten Ausführungsform,
um die verklammerten kurzen vorstehenden Bleche 261, 262, 271 und 272 weiter
zu fixieren. Hierbei werden die vorstehenden Bleche kreuzweise umgebogen,
wie es in der 5 dargestellt ist.
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Zusammengefasst
gesagt, werden mehrere Rippen durch mindestens zwei konkav-konvexe
Abschnitte zusammengebaut, die symmetrisch in Bezug auf das Zentrum
jeder Rippe angeordnet sind, sowie durch mehrere vorstehende Bleche,
die an den Seiten jeder Rippe vorhanden sind. Auf diese Weise können nicht
nur die mehreren Rippen fest verklammert werden, sondern es kann
auch der Raum zwischen beliebigen zwei benachbarten Rippen minimiert
werden. Daher kann die Rippenanzahl auf einem Wärme abführenden Träger maximiert werden. Ferner
nutzt die Erfindung, im Vergleich mit dem herkömmlichen Fall, bei dem drei
Arten von Rippenkonstruktionen zum Herstellen der Baugruppe verwendet
werden, nur eine Rippenkonstruktion, und sie ermöglicht daher eine zweckdienlichere
Art zum Zusammenbauen der Rippen. Außerdem besteht bei der erfindungsgemäßen Rippenkonstruktion,
obwohl Verfahren zum Herstellen von Rippen abhängig von den verwendeten Materialien
variieren, keinerlei Probleme bei der Herstellung hin sichtlich üblicher
Materialien auf Aluminium- und Kupferbasis.
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Es
ist zu beachten, dass für
die Anzahl der konkav-konvexen Abschnitte an der erfindungsgemäßen Rippe
keine Beschränkung
auf zwei besteht. Jedoch ist es bevorzugt, dass die konkav-konvexen Abschnitte
mit gleicher Anzahl vorliegen und dass sie symmetrisch in Bezug
auf das Zentrum der Rippen angeordnet sind. In ähnlicher Weise besteht für die Anzahl
der vorstehenden Bleche an der erfindungsgemäßen Rippenkonstruktion keine
Beschränkung durch
die oben beschriebenen Ausführungsformen, jedoch
ist eine gleiche Anzahl bevorzugt.
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Die
Erfindung wurde durch eine jeweilige Ausführungsform und die beigefügten Figuren
deutlich beschrieben, jedoch erkennt der Fachmann, dass jede Ausführungsform
der Erfindung nicht beschränkend
sondern beispielhaft ist. D. h., dass verschiedene Änderungen
oder Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und
Schutzumfang der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel kann die erste Erhöhung
des zweiten konkav-konvexen Abschnitts bei der ersten und zweiten Ausführungsform
der Erfindung zylindrisch, prismatisch oder mit anderen Formen geformt
sein.